transportszynowy.pl

najobszerniejsze centrum wiedzy o transporcie szynowym po polsku

Układy oparcia i prowadzenia nadwozi > Oparcie boczne nadwozia z zastosowaniem sprężyn śrubowych i układu jarzmowego / prowadnikowego

Bezpośrednie oparcie nadwozi na wózkach w tramwajach jest możliwe do zastosowania tylko w wagonach, w których dynamika nie wymaga stosowania wózka skrętnego (krótkie człony skręcające na łukach razem z wózkami - skrętność członów zapewniają przeguby międzyczłonowe). Ze względu na brak konieczności zapewnienia obrotowości wózków nie ma potrzeby stosowania rozwiązań z czopami skrętu / łożyskami. W omawianych rozwiązaniach stosuje się jedynie sprężyste oparcie nadwozia na wózku (II stopień usprężynowania), które przenosi obciążenia pionowe oraz elementy odpowiedzalne za zamocowanie wózka do nadwozia i przenoszenie sił wzdłużnych i poprzecznych, z zapewnieniem wymaganej podatności (elastyczności) wózka względem nadwozia.
Nadwozie oparte jest na ramie wózka poprzez sprężyny stalowe, śrubowe naciskowe lub sprężyny metalowo-gumowe. Można też spotkać zastosowanie sprężyn dwufunkcyjnych, czyli takich, które przenoszą obciążenia pionowe, ale również te w płaszczyźnie poziomej. Przy zastosowaniu sprężyn stalowych stosuje sie układy pojedyncze i wielokrotne, czyli np. dwie sprężyny o zwojach przeciwnie skręconych zabudowane współosiowo względem siebie. Sprężyny stalowe nie posiadają cech samohamowności, przez co konieczna jest zabudowa współpracujacych z nimi tłumików (amortyzatorów) pionowych, które tłumią drgania w zakresie podatności sprężyny. W przypadku sprężyn metalowo-gumowych, które w zależności od dobranych parametrów dynamicznych dla mieszanki gumowej i wulkanizacji mają odpowiednie parametry tłumienia drgań (samohamowność) i przez to nie wymagają stosowania tłumików. Jeżeli te są stosowane to wynika to z indywidualnych analiz i wymagań dynamicznych układu.
Do zamocowania wózka do nadwozia oraz prowadzenia nadwozia, czyli przenoszenia obciążeń z wózka na nadwozie najpopularniejszymi rozwiązaniami są układy z jarzmem i prowadnikami w układzie lemniskatowym lub układ z podatnymi cięgnami (prowadnikami) trakcyjnymi pomiędzy wózkiem, a nadwoziem.

 
Przykładowe boczne oparcia oparcia sprężyste z zastosowaniem sprężyn wielokrotnych i pojedynczych (opis na powiększeniu)

 

Układ lemiskatowy składa się z jarzma (belki), które jest nieobrotowym, łącznikiem pomiędzy nadwoziem i wózkiem (w zakresie przenoszenia obciążeń wzdłużnych i poprzecznych) oraz podatnych cięgien (prowadników) łaczących je z ramą wózka. W jarzmie znajduje się gniazdo czopa, przez który jarzmo jest mocowane do nadwozia (nie mylić z czopem skrętu). Jarzmo to nie bierze udziału w przenoszeniu obciążeń pionowych stąd nie jest traktowane jako element pośredni w ukałdzie oparcia nadwozia. Pełni ono rolę polepszenia aspektów elastyczności i podatności układu przenoszenia sił (tzw. układ czopa wachliwego). Obciążenia pionowe są przenoszone tylko przez sprężyny II stopnia usprężynowania. W omawianym rozwiązaniu obciążenia poprzeczne są tłumione poprzecznym tłumikiem hydraulicznym. Jeżeli wartość sił poprzecznych przekroczy zakres podatności tłumika, to belka oprze się o odbijaki poprzeczne i jej przesuw zostanie ograniczony. Odbijaki przejmują wtedy całość obciążeń poprzecznych. Siły wzdłużne są przenoszone z ramy wózka na jarzmo przez wspomniane wcześniej podatne cięgna (prowadniki). Ograniczenie dla ruchów wzdłużnych wózka względem nadwozia stanowią odbijaki wzdłużne zabudowane w nadwoziu i współpracujące z z płytami oporowymi na ramie wózka.
Omawiane tutaj jarzmo zwane jest też belką lemniskatową.



Oparcie boczne bezpośrednie z prowadzeniem nadwozia w układzie lemniskatowym
A - sprężyny śrubowe
B - ograniczniki ruchów pionowych nadwozia (odbijaki)
C - jarzmo (belka lemniskatowa)
D - gniazdo czopa mocowania do nadwozia
E - ślizgi jarzma
F - podatne cięgna trakcyjne (prowadniki)
G - tłumik (amortyzator) poprzeczny
H - tłumiki (amortyzatory) pionowe
I - płyty oporowe odbijaków podłużnych
J  - odbijaki podłużne w nadwoziu

      
Oparcie nadwozia przez sprężyny stalowe, naciskowe z zastosowaniem tłumików (opis na powiększeniu)


Gniazdo sprężyny w nadwoziu i tłumik hydrauliczny pionowy



Czop mocujący jarzmo w nadowziu i ślizgi

Dzięki czopowi i ślizgom jarzmo ma zapewnioną pewną swobodę ruchu (podatność) w płaszczyźnie poziomej względem nadwozia.



 
Układ lemniskatowy z cięgnami podatnymi (prowadnikami) i mocowanie czopa w gnieździe jarzma (opis na powiększniu)


Widok wózka od spodu wagonu



Drugim rozwiązaniem na przenoszenie sił z wózka na nadwozie są układy z podatnymi cięgnami trakcyjnymi skośnymi (prowadnikami nadwozia), zamocowanymi pomiędzy ramą wózka, a nadwoziem.


Oparcie nadwozia z zastosowaniem wielokrotnych sprężyn śrubowych i podatnym prowadnikiem nadwozia (opis na powiększeniu)


Stosowany prowadnik nadwozia łączący mechanicznie nadwozie z wózkiem, nie jest przystosowany do podnoszenia wózka razem z nadwoziem, gdyż nie mocuje wózka do nadwozia, a jedynie służy do przenoszenia obciążeń dynamicznych z zachowaniem właściwej elastyczności pomiędzy wózkiem, a nadwoziem. Z tego powodu w takich rozwiązaniach pomiędzy wózkiem, a nadwoziem montuje się na przykład wieszaki linowe, które w przypadku podnoszenia nadwozia, podnoszą jednocześnie wózek.


Lina do podnoszenia wózka, spreżyny oparcia i tłumik hydrauliczny (opis na powiększeniu)

 

 

Poniżej kolejny przykład oparcia bocznego nadwozia na sztywnym wózku. W rozwiązaniu tym zastosowano oparcie przez cztery pojedyncze sprężyny stalowe, zamontowane na końcach podłużnic ramy wózka, współpracujące z czrerema pionowymi tłumikami (amortyzatorami) hydraulicznymi. Ruchy poprzeczne wózka są tłumione przez dwa tłumiki poprzeczne oraz ograniczone przez cztery odbijaki na wewnętrznych końcach podłużnic. Siły wzdłużne (prowadzenie nadwozia) przenoszą podatne prowadniki nadwozia (cięgna trakcyjne skośne).


Oparcie nadwozia z zastosowaniem pojedynczych sprężyn śrubowych i podatnymi prowadnikami nadwozia
A - sprężyny śrubowe
B - tłumiki (amortyzatory) hydrauliczne pionowe
C - odbijaki poprzeczne
D - tłumiki (amortyzatory) hydrauliczne poprzeczne
E - wsporniki tłumikow w nadwoziu
F - prowadniki podatne nadwozia (cięgna trakcyjne skośne)
G - wsporniki prowadników w nadwoziu
H - płyty oporowe odbijaków w nadwoziu



Wózek sztywny w strefie niskiej podłogi - oparcie na 4 sprężynach i z dwoma prowadnikami nadwozia (opis na powiększeniu)



Tłumik hydrauliczny poprzeczny (opis na powiększeniu)


 
Sprężyna oparcia nadwozia i tłumik hydrauliczny pionowy (opis na powiększeniu)

 


Odbijak poprzeczny
(opis na powiększeniu)

 

 


Poniżej przykład układu oparcia z zastosowaniem sprężyn metalowo-gumowych i pojedynczym prowadnikiem nadwozia.


Wózek napędowy sztywny tramwaju niskopodłogowego - oparcie bezpośrednie na sprężynach metalowo-gumowych z pojednynczym prowadnikiem nadwozia
A - sprężyny mtalowo-gumowe
B - tłumiki (amortyzatory) pionowe
C - odbijaki pionowe
D - odbijaki poprzeczne
E - podatny prowadnik nadwozia
F - wspornik prowadnika w nadwoziu


   
Wózek napędowy sztywny z oparciem bezpośrednim nadwozia przez sprężyny metalowo-gumowe (opis na powiększeniu)


Inne przykłady:


Wózek napędowy sztywny tramwaju niskopodłogowego - oparcie bezpośrednie na sprężynach metalowo-gumowych z układem lemniskatowym prowadzenia nadwozia
A - sprężyny metalowo-gumowe
B - jarzmo (belka lemniskatowa)
C - gniazdo czopa mocowania do nadwozia
D - cięgna trakcyjne (prowadniki)
E - ślizgi jarzma
F - odbijaki poprzeczne
G - tłumiki (amortyzatory) hydrauliczne poprzeczne

 


Wózek toczny sztywny tramwaju niskopodłogowego - oparcie bezpośrednie na sprężynach metalowo-gumowych z podatnym prowadnikiem nadwozia
A - sprężyny metalowo-gumowe
B - tłumiki (amortyzatory) poprzeczne
C - tłumiki (amortyzatory) pionowe
D - odbijaki poprzeczne
E - odbijaki poprzeczne środkowe
F - podatny prowadnik nadwozia


Powyżej opisane rozwiązania to przykładowe układy oparć i prowadzeń nadwozi. Różnorodność konstrukcji podwozi tramwajów wprowadziła również inne konfiguracje. Jednak podwozia te bazują na zbliżonych rozwiązaniach do tych przedstawionych powyżej.




Układ z prowadnikiem nadwozia po zewnętrznej stronie ramy wózka (opis na powiększeniu)